袁 杰，袁汝華

(河海大學(xué) a.商學(xué)院;b.水利經(jīng)濟(jì)研究所，南京 210000)

我國(guó)作為能源需求大國(guó)，也是能源消費(fèi)大國(guó)，但能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)卻十分不合理。由于廉價(jià)的能源能顯著增加經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)，因此，我國(guó)煤炭的價(jià)格和資源優(yōu)勢(shì)十分明顯。在2007年的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，中國(guó)煤炭、石油、天然氣、其他(水電、核電、風(fēng)電)消費(fèi)量所占比重分別為71.1%，18.8%，3.3%，6.8%。至2013年，中國(guó)煤炭消費(fèi)所占比重為66.6%，石油消費(fèi)比重為18.8%，天然氣消費(fèi)為5.2%，其他為9.4%。可見，我國(guó)目前仍是以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，但日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題迫使我國(guó)需要進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，而天然氣正是我國(guó)推動(dòng)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要選擇。在2014年5月，中俄簽訂的《中俄東線管道天然氣合作項(xiàng)目備忘錄》，總價(jià)值約4 000億美元，限期為30年，天然年供應(yīng)量為380億立方米。這項(xiàng)合作也進(jìn)一步滿足了我國(guó)在清潔能源方面的渴求。

2013年11月國(guó)際能源署(IEA)發(fā)布的世界能源展望報(bào)告表明:能源進(jìn)口國(guó)正在向出口國(guó)轉(zhuǎn)變，過去的能源出口國(guó)將變?yōu)閲?guó)際能源需求增長(zhǎng)的中心，尤其是中國(guó)、印度以及中東地區(qū)，但各個(gè)地區(qū)之間的能源價(jià)格也有著極大的差異［1］。例如，天然氣在美國(guó)的價(jià)格是歐洲進(jìn)口價(jià)格的1/3左右，是日本天然氣進(jìn)口價(jià)格的1/5。在電價(jià)上，美國(guó)企業(yè)平均要支付的電價(jià)約為日本的1/3，是中國(guó)的1/5。能源價(jià)格的變動(dòng)直接影響工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，間接影響了投資決策和企業(yè)戰(zhàn)略。盡管在國(guó)際市場(chǎng)上能源環(huán)境差異較為明顯，但較之其他化石能源，由于天然氣的靈活性和環(huán)境效益，其將會(huì)長(zhǎng)期處于繁榮發(fā)展的地位;而煤炭資源雖然相對(duì)天然氣低廉，但由于其受控于空氣污染和氣候變化的影響，中國(guó)未來煤炭資源的發(fā)展將會(huì)受到極大的限制。同時(shí)，環(huán)境污染已開始影響未來中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這也使中國(guó)煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中的比例下降、天然氣比例提升成為必然趨勢(shì)。政府政策導(dǎo)向已開始調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。

本文對(duì)中國(guó)未來幾年能源消耗量進(jìn)行預(yù)測(cè)，以《中俄東線管道天然氣合作項(xiàng)目備忘錄》中供氣量作為比較，說明依靠能源進(jìn)口不能完成我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

1 頁巖氣發(fā)展

隨著國(guó)際能源消費(fèi)量的持續(xù)上升，各國(guó)越來越重視對(duì)非常規(guī)能源的開發(fā)。由于頁巖氣清潔、高效的特性，且在我國(guó)有豐富的儲(chǔ)量，可作為實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要資源。頁巖氣是天然氣的一種，以吸附態(tài)和游離態(tài)為主要存在方式并聚集。同時(shí)，與常規(guī)天然氣相比，頁巖氣雖然開發(fā)難度高、產(chǎn)能較低，但其具有開采壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在美國(guó)“頁巖氣革命”成功的刺激下，各國(guó)對(duì)頁巖氣的開發(fā)熱情持續(xù)上升，其他國(guó)家通過借鑒美國(guó)的成功經(jīng)驗(yàn)獲得了明確的發(fā)展途徑，減少了許多彎路。根據(jù)各國(guó)頁巖氣發(fā)展情況預(yù)測(cè)顯示:經(jīng)過未來5～10年的發(fā)展，基本可實(shí)現(xiàn)開發(fā)技術(shù)的突破和開發(fā)成本的大幅降低，使頁巖氣的發(fā)展進(jìn)入正軌［2］。

美國(guó)已對(duì)頁巖氣進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，也是頁巖氣開發(fā)最早、最成功的國(guó)家。而商業(yè)化的運(yùn)行也使得頁巖氣開發(fā)高速發(fā)展。由于水平井技術(shù)的日益成熟，2009年美國(guó)借助頁巖氣的發(fā)展以6 240億立方米的天然氣產(chǎn)量趕超俄羅斯，成為最大的產(chǎn)氣國(guó)。

“頁巖氣革命”也使得美國(guó)的“能源獨(dú)立”變?yōu)榭赡堋ｍ搸r氣轉(zhuǎn)變了美國(guó)天然氣消費(fèi)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，已經(jīng)開始將液化天然氣快速替代柴油，而在頁巖氣開發(fā)中發(fā)現(xiàn)伴生的頁巖油也降低了美國(guó)對(duì)中東石油的需求。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示:美國(guó)在大規(guī)模使用頁巖氣后，天然氣期貨的價(jià)格從2008年的最高點(diǎn)降低了86%，導(dǎo)致了電廠電價(jià)的迅速下跌，從2008年的最高點(diǎn)下跌了77%［3］。而頁巖氣的大力開發(fā)，促進(jìn)了美國(guó)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，減少燃煤機(jī)組的使用，改為天然氣發(fā)電，較少使用煤炭資源并向國(guó)外出口。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示:美國(guó)煤碳自2009年以來對(duì)中國(guó)的銷量快速增長(zhǎng)。其中，2012年上半年中國(guó)從美國(guó)進(jìn)口煤碳就高達(dá)468.03萬噸，同比增長(zhǎng)47.7%，進(jìn)口量己近2011年全年的美國(guó)進(jìn)口煤總數(shù)量［4-9］。這讓我們看到頁巖氣開發(fā)對(duì)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變所起的巨大作用。

在我國(guó)(不含青藏區(qū))頁巖氣可開采量約為25.08萬億立方米，與美國(guó)的24萬億立方米相當(dāng)。目前，我國(guó)已批設(shè)國(guó)家級(jí)頁巖氣示范區(qū)4個(gè)，至2013年年底，我國(guó)頁巖氣鉆井大約為150口，產(chǎn)氣量約為2億立方米。2014年3月，中石化宣布:我國(guó)頁巖氣開發(fā)取得重大突破，我國(guó)第一個(gè)大型頁巖氣田— —涪陵頁巖氣田提前進(jìn)入規(guī)?；?、商業(yè)化發(fā)展，在2017年有望建成年產(chǎn)百億立方米的頁巖氣田。這一進(jìn)展也充分證明了大力發(fā)展頁巖氣在我國(guó)是可行的。

2 灰色模型預(yù)測(cè)法

能源消費(fèi)預(yù)測(cè)方法有許多種，我國(guó)每年能源的消費(fèi)量具體、清楚，擁有白色信息覆蓋。而影響中國(guó)能源消費(fèi)量的因素很多且不確定，具有灰色［10］信息覆蓋，所以對(duì)中國(guó)能源消費(fèi)量使用灰色系統(tǒng)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)在理論上具有可行性。

2.1 GM(1，1)預(yù)測(cè)模型建模

GM(1，1)是使用數(shù)列預(yù)測(cè)的方法。其建模步驟為:建立初始時(shí)間序列，對(duì)原始數(shù)據(jù)序列x(0)進(jìn)行一次累加生成處理生成數(shù)列x(1)，其微分方程式為

其中:a，u為模型的待定參數(shù)。若 a=［a，b］T，用最小二乘法估計(jì)參數(shù) a，則有

根據(jù)微分方程理論，式(1)的解為

進(jìn)行離散化處理，取x(1)(0)=x(0)(1)，則

對(duì)其進(jìn)行累減還原，得

其中 k=0，1，…，n-1，…，由此式可以計(jì)算出第k+1年的預(yù)測(cè)值。

2.2 后驗(yàn)差檢驗(yàn)

后驗(yàn)查檢驗(yàn)方法是以ε(絕對(duì)誤差)為基礎(chǔ)，依據(jù)各期ε絕對(duì)值的大小，觀察絕對(duì)誤差較小點(diǎn)出現(xiàn)的概率。步驟為:

設(shè)歷史需求量序列為

預(yù)測(cè)序列為

實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之差ε(i){i=1，2，…，m}稱為絕對(duì)誤差即殘差。

3 能源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析

煤炭、石油是中國(guó)目前能源消耗的主要構(gòu)成部分，而天然氣的靈活性和環(huán)境效益使其具有很大的開發(fā)意義。本文以2006—2011年煤炭、石油、天然氣的消耗量為預(yù)測(cè)的研究對(duì)象(表1)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，得到2012—2020年煤炭、石油、天然氣消耗量的預(yù)測(cè)結(jié)果(表2)。原始數(shù)據(jù)來自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。

表1 2006—2011年中國(guó)煤炭、石油、天然氣消費(fèi)量(萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤)

用最小二乘法求得參數(shù)a和u，分別代入式(2)可得中國(guó)能源消費(fèi)量的預(yù)測(cè)模型。通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算，使用動(dòng)態(tài)等維遞補(bǔ)灰色預(yù)測(cè)模型，對(duì)未來做進(jìn)一步預(yù)測(cè)，得到2012—2020年煤炭、石油、天然氣消費(fèi)量的預(yù)測(cè)結(jié)果見表2。

最后進(jìn)行后驗(yàn)差檢驗(yàn):通過對(duì)比2013年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》中能源消費(fèi)實(shí)際值，可發(fā)現(xiàn)2012年預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度較高。同時(shí)，根據(jù)后驗(yàn)差檢驗(yàn)方法，分別求出殘差均值、殘差方差、原始數(shù)據(jù)均值、原始數(shù)據(jù)方差。根據(jù)C=S1/S2，算出后驗(yàn)差比值并進(jìn)行精度判定。由表3中的計(jì)算結(jié)果可看出:使用GM(1，1)對(duì)中國(guó)煤炭、石油、天然氣進(jìn)行預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度較高。

表2 2012—2020年煤炭、石油、天然氣消費(fèi)量預(yù)測(cè)(萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤)

表3 預(yù)測(cè)模型檢驗(yàn)值

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，在未來幾年內(nèi)我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭、石油、天然氣的消費(fèi)量繼續(xù)呈剛性增長(zhǎng)，這符合中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特征。在能源消費(fèi)增長(zhǎng)速度方面，2012—2020年煤炭消費(fèi)量增長(zhǎng)率為44.7%;石油消費(fèi)量增長(zhǎng)率為66.28%;而天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)率為251.56%。中國(guó)未來對(duì)煤炭、石油的需求仍占較大比例，而增長(zhǎng)速度最快的為天然氣消費(fèi)量。

從《中俄東線管道天然氣合作項(xiàng)目備忘錄》的合作和中國(guó)政府一系列的能源政策可以看出:我國(guó)在努力改變當(dāng)前不合理的能源結(jié)構(gòu)，逐步提高天然氣這類清潔能源的消耗量，但缺少政策大力引導(dǎo)開發(fā)天然氣資源。至2020年，中國(guó)能源消費(fèi)增長(zhǎng)較快和以煤炭消耗為主的一次能源結(jié)構(gòu)的兩大基本特征不會(huì)改變。這不僅嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境，也制約著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。從2018年開始，俄羅斯向中國(guó)輸送380億立方米天然氣，通過《綜合能耗計(jì)算通則》可以估算輸送天然氣約為46 132萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，與2018年以煤油為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所需天然氣消費(fèi)量仍有較大差距?？梢?，想要在未來5～10年推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，僅僅依靠能源進(jìn)口是難以成功的。

4 結(jié)束語

未來的能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略決定著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)是以資源快速消耗和資源密集型開采為特征，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的持續(xù)發(fā)展和能源資源的有限性之間的矛盾也日益嚴(yán)重。本文采用GM(1，1)模型對(duì)我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。該方法簡(jiǎn)明可行，所需數(shù)據(jù)較少且可信度高，易用于實(shí)際。通過預(yù)測(cè)結(jié)果表明:在未來5～10年中推進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、依靠能源進(jìn)口是不現(xiàn)實(shí)的。而在美國(guó)發(fā)生的“頁巖氣革命”使得中國(guó)看到了頁巖氣開發(fā)的前景，也是我國(guó)未來能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中一項(xiàng)重要可行的非常規(guī)天然氣資源。

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